Jern: egenskaper, merking og omfang

Jern - hard, korrosjonsbestandig, men skjør jern-karbon-legering med et karboninnhold på C, i området 2,14 til 6,67%. Til tross for at det finnes et spesifikt problem, har det en rekke typer, egenskaper, bruksområder. Mye brukt er duktilt støpejern.

historien

Dette materialet har vært kjent siden IV århundre f.Kr.. e. Hans kinesiske røtter er i VI. BC. e. I Europa er den første omtale av industriell produksjon av leger datert XIV, og i Russland - XVI århundre. Men jern produksjonsteknologi er patentert i Russland i XIX århundre. Etter utviklingen av AD Annosovym.

Siden gray irons er begrenset i bruk på grunn av lave mekaniske egenskaper, og stål - er dyre og har en lav hardhet og slitestyrke, begynte de metall skape en pålitelig, slitesterk, fast, samtidig som de har øket styrke og en viss fleksibilitet.

Smijern er imidlertid ikke på grunn av plast egenskaper, det gir seg til visse typer plast arbeids (f.eks smiing).

produksjon

Den viktigste måten - smelteverk i masovner.

Utgangsmaterialene for blåsebehandling:

• Charge - jernmalm inneholdende metalloksyd i form Ferum.
• Fuel - koks og naturgass.
• Oksygen - injiseres gjennom spesiell lanse.
• Flukser - kjemisk dannelse på grunnlag av mangan og (eller) silisium.

Stadier av masovn:

1. Utvinning av rent jern ved kjemisk reaksjon av jernmalm med oksygen tilført gjennom blestformer.
2. Forbrenning av koksdannelse og karbonoksyder.
3. Karbonise i rent jern reaksjoner med CO og _CO2.
4. Metning av _Fe3C med mangan og silisium, avhengig av de ønskede egenskaper hos utgangs.
5. Tømming det ferdige metall i formene gjennom tappehullet; drenering slagg gjennom en slaggtappehullet.

Ved fullføring av masovnen operasjonssyklus oppnås jern, slagg og røkgassene.

Metallprodukter produksjon domene

Avhengig av avkjølingshastigheten, kan mikrostrukturen av karbon metning og additiver motta flere typer av jern

1. Pig (hvit) karbon i en bundet form, den primære sement. Anvendes som råmateriale for smelting av andre jern-karbon behandling legeringer. Opp til 80% av produsert legering domene.
2. Foundry (grå) karbon i form av helt eller delvis fri grafitt, nemlig dets plater. Malootvetstvennyh brukes til produksjon av kroppsdeler. Opp til 19% fremstilt ved masovnen støping.
3. Spesial: rik ferrolegeringer. 1-2% type som er berørt produksjon.

Duktilt jern ble fremstilt ved varmebehandling av gris.

Teorien for jernkonstruksjoner

Carbon med Ferum kan danne flere forskjellige typer av legeringer for krystallgittertypen som vist i utførelsesformen av mikrostrukturen.

1. Penetrering i fast oppløsning α-jern - ferritt.
2. Penetrering i fast oppløsning γ-jern - austenitt.
3. Den kjemiske dannelse av _Fe3C (bundet form) - sementitt. Den primære dannes ved hurtig avkjøling av den smeltede væsken. Sekundær - en langsom temperatursenkning fra austenitt. Tertiær - den gradvise avkjøling av ferritt.
4. Mekanisk blanding av ferritt og sementitt korn - perlitt.
5. Mekanisk blanding av austenitt korn og pearlite eller sementitten - Ledebur.

For støpejernet er karakterisert ved en spesiell mikrostruktur. Grafitten kan være i form og bundet form av de ovennevnte struktur, og kan være i fri tilstand i form av forskjellige urenheter. På egenskapene påvirkes både enkle korn, og disse formasjonene. Grafitt fraksjoner er metal plater, flak eller kuler.

Bladet formen er typisk for grått jern-karbonlegeringer. Det fører sin skjørhet og upålitelighet.

Inneslutninger er fluffy duktilt jern enn en positiv effekt på deres mekaniske egenskaper.

Det sfæriske grafittstrukturen ytterligere forbedrer kvaliteten av metall, som påvirker økningen i hardhet, slitestyrke, utholdenhet betydelige belastninger. Slike egenskaper har høy styrke støpejern. Duktilt støpejern egenskaper dens årsaker ferritt-perlitt eller grunnleggende i nærvær av flak grafittinneslutninger.

Fremstilling av ferrittisk jern

Den er produsert fra en hvit gris proeutectoid lav-karbonlegering ingots ved glødning med karboninnhold 2,4-2,8% og den tilsvarende tilstedeværelsen av tilsetningsstoffer (Mn, Si, S, P). Veggtykkelsen sammensmeltede deler må være ikke mer enn 5 cm. Castings betydelig tykkelse grafitt er i form av plater og de ønskede egenskaper ikke oppnås.

For å oppnå støpejern med ferrittisk grunnmetall er plassert i spesielle bokser og helle sand. Tett lukket beholder ble plassert i en varmeovn. Utfør følgende trinn under avspenning:

1. Konstruksjoner oppvarmes i ovner til temperaturer som 1000? C og tillatt å stå ved en konstant varme i 10 til 24 timer. Som et resultat av splittelser og primær sementitten Ledebur.
2. Metallet blir avkjølt til 720? C i ovnen.
3. Ved en temperatur på 720? C motstå forlenget fra 15 til 30 timer. Denne temperatur sikrer at oppløsningen av det sekundære sementitt.
4. I det siste trinnet ble igjen avkjølt til arbeids ovnen til 500 C, og deretter trekke tilbake til luft.

Dette annealing prosessen kalles grafitte.

Etter at arbeidet mikrostruktur er ferritt med korn av grafittflak. Denne typen kalles "chernoserdechnym" siden en pause er svart.

Fremstilling av perlittisk smibart støpejern

Denne type av jern-karbon-legering, som også stammer fra proeutectoid hvit, men karboninnholdet i denne økes: 3 til 3,6%. For støpestykker med perlittisk basis, plasseres de i boksene, og helle det knuste pulver jernmalm eller glødeskall. Annealing prosedyren i seg selv er forenklet.

1. Metalltemperaturen ble hevet til 1000 C, holdt på 60-100 timer.
2. Design kult med ovnen.

Fordi gulning under innvirkning av varme i et metallisk miljø diffundere: løsbar i sementitt dekomponering grafitt blader delvis glødet overflatelag deler, settling på malm eller slagg overflate. Fremstilt mykere, seig og duktil toppsjikt "beloserdechnogo" duktilt jern med en fast midten.

Dette annealing kalles ufullstendig. Det gir oppløsningen av cementitt og perlitt ledeburite på plate med det riktige grafitt. Om nødvendig granulær perlittisk duktilt støpejern med høyere seighet og formbarhet, bruke ytterligere materiale oppvarmet til 720? C Således er dannet korn av perlitt med flak grafitt inneslutninger.

Egenskaper, merking og anvendelse av ferrittisk jern

Langtids "ergrelse" metall i ovnen resulterer i en fullstendig oppløsning av ledeburite og sementitt i ferritt. På grunn av teknologiske vanskelighetene, legeringen med høyt karboninnhold, - ferrittiske struktur som er karakteristisk for lav-karbonstål. Men karbon i seg selv ikke går bort - det går fra den tilhørende staten jern i fri. Temperatur-effekten endrer formen av grafitt inneslutninger til flak.

Ferritt-struktur fører til en reduksjon i hardhet, øke styrkeverdier, tilstedeværelsen av slike egenskaper som seighet og duktilitet.

Merking smijern ferritt klasse: KCH30-6, KCH33-8, KCH35-10, KCH37-12 der:

CN - identifisering av arter - smibar;

30, 33, 35, 37: σ _en, 300, 330, 350, 370 N / mm ² - maksimal belastning at den kan tåle uten å bryte;

6, 8, 10, 12 - forlengelse, δ,% - plastisitet indeks (jo høyere verdien er, desto mer utsatt metalltrykkimpregnering).

Hardhet - ca 100-160 HB.

Dette materiale hvis ytelsen ligger mellom, slik som stål og jern-karbon-legering er grå. Seigjern med ferrittisk perlittisk basis dårligere når det gjelder slitestyrke, korrosjonsmotstand og utmattingsstyrke, men høyere mekanisk utholdenhet, duktilitet, støpeegenskaper. Med sin lave pris er mye brukt i industrien for fremstilling av deler som anvendes ved lave og middels belastning: tannhjul, kabinetter, bakaksler, avløp.

Egenskaper, merking og bruk av perlitt formbare støpejern

På grunn av ufullstendig gløding primære, sekundære og cementitt Ledebur tid til å oppløses fullstendig i austenitt, som ved en temperatur på 720? C er forvandlet til perlitt. Sistnevnte er en mekanisk blanding av ferritt og sementitt korn tertiære. Egentlig del av kullrester i bundet form, fører til en struktur, en del - "sluppet" i flaket grafitt. Når dette perlite kan være en plate eller kornete. Således dannede formbare perlittisk støpejern. Dens egenskaper skyldes mettet hardere og mindre ettergivende struktur.

Disse, sammenlignet med ferrittisk har høyere korrosjon, slitasje-resistente egenskaper, er deres holdbarhet betydelig høyere, men lavere duktilitet og støpbarhet egenskaper. Mottakelighet for mekanisk påkjenning øket overflate og samtidig beholde den hardhet og seighet av kjerneproduktet.

Merking smijern Perlitt: KCH45-7, KCH50-5, KCH56-4, KCH60-3, KCH65-3, KCH70-2, KCH80-1,5.

Første siffer - betegnelse styrke: 450, 500, 560, 600, 650, 700 og 800 N / ^mm2, respektivt.

Sekund - duktilitet notasjon forlengelse δ,% - 7, 5, 4, 3, 3, 2 og 1,5.

Perlitt seigjern anvendelser som finnes i maskinteknikk og instrument for konstruksjoner som opererer ved høy belastning - både statiske og dynamiske: kamaksler, veivaksler, clutch deler, stempler, stempelstenger.

varme~~POS=TRUNC

Det oppnås på grunn av varmebehandlingen materiale, nemlig glødingen kan bli utsatt for gjentatte temperatur- påvirkninger metoder. Deres viktigste formål - i enda større styrke, holdbarhet, motstandsevne mot korrosjon og aldring.

1. Temperering anvendes for konstruksjoner som krever høy hardhet og seighet; fremstilles ved oppvarming til 900? C, deler er avkjølt til en gjennomsnittlig hastighet på ca. 100? C / sek ved hjelp av motorolje. Etter det skal være en høy ferie med oppvarming til 650S og luftkjøling.
2. Normalisering blir brukt for mellomstore enkle deler i en ovn ved oppvarming til 900? C, fikk stå ved denne temperatur i en periode på 1 til 1,5 timer, og påfølgende avkjøling i luft. Troostite gir granulære perlitt, sin fasthet og pålitelighet av friksjon og slitasje. Den brukes for anti-friksjons smibart støpejern med en perlittisk basis.
3. Varmebehandlingen gjennomføres gjentatte ganger for fremstilling av antifriksjons: oppvarming - til 900 C, holdt ved denne langsiktige varme, kjøling med ovnen?. Forutsatt ferrittisk eller ferritt-perlitt-struktur Friksjon kulegrafittjern.

Oppvarming av støpejern produkter kan utføres lokalt eller komplekse. For topisk påførte høyfrekvente strømmer eller acetylen-flamme (holding bråkjøling). For komplekse - varmeovn. Når den lokale oppvarming av bare det øvre lag er herdet, det øker dens hardhet og styrke, men bibeholdt duktilitet og viskositetsindekser for kjernen.

Det er viktig å påpeke at jern smiing umulig, ikke bare på grunn av utilstrekkelige mekaniske egenskaper, men også på grunn av sin høye følsomhet for plutselige temperaturendringer, noe som er uunngåelig når bråkjøling med vannkjøling.

Anti-friksjon formbare støpejern

Denne variasjon gjelder også formbare, og dopet, er de grå (ASF), smi (APC) og høy styrke (ACHV). APC blir anvendt for produksjon duktilt støpejern, som er utsatt for gløding eller normalisering. Prosessene utføres for å forbedre de mekaniske egenskaper og dannelse av nye karakteristikker - slitefasthet i friksjon med andre deler.

Labelled: 1-APC APC-2. Brukes til produksjon av veivaksler, tannhjul, kulelager.

Virkning av tilsetningsmidler på eiendommer

Bortsett fra den jerngrafittunderlag og de har i sin sammensetning, og andre komponenter, noe som også forårsaker egenskapene av jern: mangan, silisium, fosfor, svovel, noen legeringselementer.

Mangan øker strømningsevnen av smeltet metall, korrosjonsmotstand og slitestyrke. Den bidrar til hardheten og styrken av binding av karbon til jern i den kjemiske formelen _Fe3C, dannelsen av granulære perlitt.

Silisium har også en positiv effekt på fluiditeten av den smeltede legering, bidrar det til oppløsningen av cementitt og grafitt inneslutninger fordeling.

Svovel - negativ, men en uunngåelig komponent. Det reduserer de mekaniske og kjemiske egenskaper, stimulerer dannelsen av sprekker. Imidlertid er den rasjonelle forhold til dets innhold av andre elementer (for eksempel mangan) korrigerer mikroprosesser. Når således forholdet mellom Mn-S 0,8-1,2 perlitt blir lagret ved alle temperaturer påvirkninger timing. Ved å øke forholdet til 3 er det mulig å oppnå en hvilken som helst ønsket struktur, avhengig av forhåndssatte parametre.

Fosfor endrer seg til det bedre fluiditet påvirker styrken, senker seighet og duktilitet, innvirkning på varigheten av grafittisering.

Krom og molybden vanskeliggjøre dannelse av grafittflak, i noen innholdet fremme dannelsen av granulære perlitt.

Wolfram øker motstanden mot slitasje når man opererer i områder med høye temperaturer.

Aluminium, nikkel og kobber bidrar til grafitisering.

Ved å regulere mengden av de kjemiske elementene som utgjør jern-karbon-legering, så vel som deres forhold, kan det påvirke de endelige egenskaper av støpejern.

Fordeler og ulemper

Duktilt chugun- materiale med utbredt bruk i faget. De viktigste fordelene er:

• høye nivåer av hardhet, slitestyrke, styrke, sammen med flyteevne;
• normale egenskaper av seighet og duktilitet;
• bearbeidbarhet ved trykkbehandling, i motsetning til det grå støpejern;
• egenskapene for de ulike utførelsesformer korreksjons elementet under visse metoder for termisk og kjemisk-termisk behandling;
• lave kostnader.

Ulempene er de individuelle egenskapene:

• skjørhet;
• tilstedeværelsen av inneslutninger av grafitt;
• dårlig ytelse i skjære;
• betydelig vekt støpte.

Til tross for dagens mangler, tar jern kostnad i metallurgi og maskinteknikk. Fra det produserte slike viktige detaljer som veivaksler, bremseklosser, tannhjul, stempler, stempelstenger. Å ha et lite utvalg av merkevarer, individuelle nisje i bransjen har en seigjern. Sin søknad er typisk for lasten under hvilke bruk av andre materialer er usannsynlig.